Рост возобновляемых источников энергии в Европе.

За последнее десятилетие Европа стала мировым лидером в переходе на возобновляемые источники энергии. Благодаря масштабным целям в области изменения климата, политическим программам, таким как Европейский зеленый курс и программа энергетической безопасности, а также значительным государственным и частным инвестициям доля возобновляемых источников энергии в энергетическом балансе значительно возросла.

По данным Eurostat, в 2023 году доля возобновляемых источников в потреблении электроэнергии в ЕС выросла до 45,3% по сравнению с 41,2% в 2022 году. Основными источниками стали:

• ветроэнергетика: 38,5% всей выработки возобновляемой электроэнергии;
• гидроэнергия: 28,2%;
• солнечная энергия: 18,6%;
• биоэнергия и другие источники: 14,7%.

Такая тенденция сохранилась и в 2024 году: впервые в истории ЕС солнечная энергетика обогнала угольную, обеспечив 11% электроэнергии против 10% угольной энергетики.

К 2030 году ЕС планирует увеличить долю возобновляемых источников как минимум до 63%, чтобы к 2050 году достичь целей по достижению углеродной нейтральности. Национальные энергетические планы Германии, Франции, Испании и других стран значительно способствуют этому процессу, при этом ожидается рекордное увеличение мощностей в 2025 году: предполагается установление 70 ГВт солнечных и 19 ГВт ветровых установок.

Несмотря на быстрый рост солнечной и ветровой энергетики, процесс внедрения этих технологий в традиционные энергосети все еще сталкивается с рядом проблем.

Прерывистость и переменчивость – возобновляемые источники энергии, такие как ветер и солнце, не поддаются регулированию, их выработка зависит от погодных условий и времени суток. Это создает неопределенность и нестабильность в энергоснабжении, в отличие от электростанций на ископаемом топливе, которые обеспечивают стабильную выработку. Такая переменчивость часто приводит к несоответствию между выработкой и спросом. Это может повлиять на стабильность энергосистемы, вызывая дестабилизацию частоты или колебания напряжения.

Перегрузка сетей и вынужденное ограничение генерации – по мере роста числа возобновляемых объектов, особенно в удаленных районах с высоким ветровым или солнечным потенциалом, существующая транспортная инфраструктура становится препятствием. Большинство объектов возобновляемой энергетики строят в районах с богатыми природными ресурсами – например, ветропарки на севере Германии или солнечные электростанции на юге Испании. Однако основные потребители зачастую сосредоточены в промышленных центрах и мегаполисах, расположенных в других регионах. Такое расхождение создает повышенную нагрузку на электросетевую инфраструктуру, которая не обладает достаточной пропускной способностью для передачи больших объемов электроэнергии на дальние расстояния.

Аккумуляторные системы хранения энергии как основа современной энергосистемы – насколько они важны? 

Все упомянутые выше проблемы вместе со снижением цен на системы хранения энергии (благодаря росту предложения и поддерживающим экономическим программам европейских правительств) привели к быстрому увеличению доли аккумуляторных систем начиная с 2024 года. Такой рост произошел параллельно с запланированным двукратным (как минимум) увеличением их внедрения.

В настоящее время аккумуляторные системы накопления энергии представляют собой одно из наиболее перспективных решений для выполнения задач и преодоления вызовов, стоящих перед Европой в контексте энергетического перехода. Как они могут способствовать достижению этой цели? Эти системы предлагают широкий спектр передовых функций, которые в сочетании с цифровыми технологиями становятся ключевым компонентом устойчивого развития.

Ключевые функции аккумуляторных систем хранения энергии (BESS)

BESS обладают широким функционалом и могут выполнять следующие основные задачи: 

Энергетический арбитраж, подразумевающий приобретение электроэнергии при минимальных ценах (как правило, в периоды низкого потребления) с последующей ее продажей в часы максимальных ценовых значений. Этот механизм позволяет операторам BESS извлекать прибыль за счет использования суточных ценовых колебаний. Ключевое преимущество – сокращение вынужденного ограничения генерации ВИЭ (когда избыток солнечной или ветровой энергии остается невостребованным из-за низкого спроса или ограничений сети). Аккумулирование излишков возобновляемой энергии с последующей подачей в часы максимального потребления позволяет BESS поддерживать более чистое использование энергии и повышать прибыль разработчиков. В системах без организованных рынков электроэнергии такая стратегия также способствует выравниванию нагрузки – балансировке спроса и предложения путем временного перераспределения энергопотребления.

Гарантированная мощность (или пиковая мощность) – это способность энергосистемы удовлетворять спрос на электроэнергию в периоды максимального потребления в течение года. Традиционно эту функцию выполняют дорогостоящие быстрореагирующие генераторы, такие как газовые электростанции. Однако аккумуляторные системы хранения энергии (BESS) также могут служить надежным источником пиковой мощности, накапливая энергию в периоды низкого спроса и отдавая ее при скачках потребления.

Возобновляемые источники энергии с переменной генерацией, такие как ветровая и солнечная энергия, могут способствовать обеспечению пиковой мощности, однако их выработка зависит от погодных условий и часто не совпадает с периодами пикового спроса.  Из-за этого их гарантированная мощность ограничена. При совместном использовании ВИЭ с переменной генерацией и BESS операторы могут эффективнее синхронизировать выработку с пиковыми нагрузками. Подобная интеграция способствует не только повышению надежности системы, но и увеличению полезной мощности возобновляемых источников, снижая зависимость от электростанций на ископаемом топливе.

Оперативный резерв и вспомогательные услуги необходимы для поддержания стабильности энергосистемы, обеспечивая баланс между генерацией и нагрузкой в режиме реального времени.  Эти услуги работают в различных временных диапазонах – от долей секунды до нескольких часов, реагируя на внезапные изменения в сети.

Аккумуляторные системы хранения энергии (BESS) идеально подходят для этих задач, поскольку могут реагировать практически мгновенно – значительно быстрее традиционных электростанций.  Поэтому они прекрасно подходят для услуг мгновенного реагирования, включая анализ частотного отклика. Крупные или более долговременные системы BESS также способны обеспечивать отслеживание нагрузки и маневрирование мощностью, помогая балансировать спрос и предложение на продолжительных интервалах. Таким образом, BESS играют ключевую роль в обеспечении надежности и гибкости энергосистемы.

Холодный запуск – это процесс восстановления работы электростанций после полного отключения энергосистемы, когда внешние источники электроэнергии отсутствуют. В обычных условиях генераторы используют энергию сети для запуска систем управления и возобновления работы. При полном отключении сети необходим внешний независимый источник.

Обычно для этого используют локальные дизель-генераторы. Однако аккумуляторные системы хранения энергии (BESS) предлагают более экологичную и эффективную альтернативу. BESS могут мгновенно обеспечить необходимую пусковую мощность без затрат на топливо и вредных выбросов. Более того, поскольку масштабные отключения случаются редко, BESS, установленные для холодного запуска, могут также использоваться для предоставления других ценных системных услуг, таких как регулирование частоты или энергетический арбитраж, когда они не находятся в режиме ожидания. Это делает BESS универсальной и экономически выгодной инвестицией для системных операторов.

По мере того как системы накопления энергии в батареях становятся все более важными для обеспечения устойчивости и гибкости энергосистемы Европы, поставщики технологий играют решающую роль в их эффективной реализации.

Photomate – надежный поставщик аккумуляторных систем накопления энергии (BESS) от Huawei, который объединяет европейский опыт внедрения с глубоким пониманием ключевой роли хранения энергии в современных энергосетях. Будучи партнером Huawei по совместному предложению ценности, мы также предоставляем передовые солнечные технологии, включая инверторы FusionSolar, умные трансформаторные станции, зарядные устройства для электромобилей и решения для управления энергией для жилых, коммерческих и промышленных объектов. Наше разнообразное портфолио поддерживается современными услугами по анализу потребления.

Энергетический ландшафт Венгрии претерпевает значительные изменения, поскольку мощность солнечной фотогальваники продолжает стремительно расти, достигая уровней, требующих дополнительной поддержки системы.  С увеличением доли возобновляемых источников энергии страна внедрила значительные механизмы поддержки, включая схему субсидий RRF-6.5.1-23, выделившую 150 миллионов евро на проекты по хранению энергии в промышленных масштабах. Эти субсидированные проекты объединяют поддержку капитальных и операционных затрат с обязательствами по предоставлению вспомогательных услуг, создавая благоприятные условия для развития. Помимо субсидированных проектов, венгерские рынки электроэнергии и вспомогательных услуг уже предлагают экономически жизнеспособные условия для систем хранения энергии, при этом проекты в коммерческом и промышленном секторах показывают сроки окупаемости от трех до пяти лет. Программа 6.5.1-23 способствовала созданию двухчасовой емкости хранилища мощностью около 440 МВт, большая часть которой, как ожидается, будет введена в эксплуатацию к апрелю 2026 года.

Варианты применения и ключевые проекты

Системы хранения энергии в коммунальных масштабах в основном обеспечивают резерв автоматического восстановления частоты (FRR) и операции по ежедневному арбитражу, в то время как установки для коммерческого и промышленного сектора обычно решают проблему ограничений на подачу энергии в сеть, сохраняя избыток солнечной энергии для использования в дальнейшем.

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ПРОЕКТА: 9 МВт/18 МВт·ч проект Alteo в Дьоре

В прошлом году наша команда успешно поставила и ввела в эксплуатацию аккумуляторную систему накопления энергии для Alteo Group – венгерской компании, предоставляющей энергетические услуги и занимающейся торговлей. Проект, расположенный в Дьоре, Венгрия, непосредственно способствует расширению портфеля виртуальной электростанции (VPP) компании Alteo.

Обзор проекта

В рамках проекта BESS Alteo в Дьоре установлена система хранения энергии мощностью 9 МВт / 18 МВт·ч, произведённая Huawei. Система предназначена для выполнения функций резерва для поддержания частоты (FCR), автоматического восстановления частоты (aFRR) и энергетического арбитража, что делает ее важной частью портфеля управляемых источников.

Основные компоненты установки:

• Умные трансформационные станции 1 x STS-3000K-H1 и 1x STS-6000K-H1
• Аккумуляторные блоки 9 x Luna2000-2,0МВтч-2H1
• Умные системы преобразования энергии 45 x Luna2000-200KTL-H0

Внедрение

BESS была установлена в дополнение к существующей инфраструктуре газовых двигателей и подключена к линии среднего напряжения, которая также обслуживает ветровые турбины. 

Точные алгоритмы управления и молниеносная реакция решений Huawei сыграли решающую роль в успешном прохождении строгой аккредитации FCR (резерв для поддержания частоты). С точки зрения сертификации технологии Huawei соответствуют всем необходимым нормативным требованиям и стандартам электросетевых кодексов, что обеспечивает их беспрепятственную интеграцию в рынки вспомогательных услуг.

Несмотря на значительные размеры установки, процесс монтажа прошел организованно и без сбоев – успешная интеграция подчеркивает компетентность команды Photomate в управлении различными технологическими решениями с обеспечением надежности и соответствия требованиям сетевых кодексов и стандартов безопасности.

Поскольку Швеция, как и другие европейские страны, сталкивается с ростом волатильности цен на электроэнергию и дисбалансами в сетях, вызванными увеличением доли возобновляемых источников энергии и ростом потребления на юге, BESS стали ключевым элементом решения этих проблем. Несмотря на отсутствие прямых субсидий для крупных проектов BESS, рынок продолжает расти благодаря устойчивым бизнес-моделям, основанным на частотном регулировании, арбитраже цен и сокращении пиковых нагрузок.

Одним из ключевых проектов компании Photomate в Швеции является проект Östersund-BESS tvätthallen, введенный в эксплуатацию в 2024 году компанией Energi & Driftteknik AB, ведущим шведским разработчиком энергетической инфраструктуры. Система мощностью 4 МВт/4 МВт·ч, расположенная в Эстерсунде, поддерживает виртуальную электростанцию и предоставляет услуги резерва для поддержания частоты (FCR), автоматического восстановления частоты (aFRR) и арбитража энергии.

Система включает:

• умную трансформаторную станцию 1x STS-6000K-H1,
• аккумуляторные блоки 2x LUNA2000-2.0MWH-1H1. 

Несмотря на суровые зимние условия с температурами ниже -30°C, система накопления энергии Huawei BESS демонстрирует надежную и эффективную работу, поддерживая стабильную мощность и качество.

Компания Energi & Driftteknik сотрудничала с Photomate, предоставив полной спектр услуг – от проектирования системы до установки и проверки производительности. В ходе реализации проекта возникло несколько трудностей, среди которых:

• ограничение мощности подключения к сети на уровне 3 МВт, которое будет расширено в дальнейшем;
• установка в условиях экстремального холода, требующая детального планирования и контроля;
• соблюдение шведских стандартов подключения к сети среднего напряжения (IBH21), что было разрешено строительством экономичной промежуточной станции.

Клиент выбрал систему Huawei BESS за ее проверенную надежность, эффективность, конкурентоспособную стоимость, а также за надежное локальное обслуживание и поддержку.

Huawei BESS в проекте Красного моря: поддержка устойчивого развития Саудовской Аравии

По мере расширения усилий по переходу к устойчивым источникам энергии за пределы Европы аккумуляторные системы накопления энергии (BESS) Huawei также внедряются в знаковые международные инициативы. Ярким примером является проект Красного моря в Саудовской Аравии – один из крупнейших и наиболее амбициозных проектов в сфере устойчивого туризма и инфраструктурного развития в мире. Этот проект, не зависящий от внешней сети, полностью использует возобновляемые источники энергии и передовые технологии ее хранения для обеспечения круглосуточной поставки экологически чистой энергии на сотни островов, курортов и инфраструктурных объектов.

Интегрированная энергетическая система проекта Красного моря включает более 760 000 солнечных панелей и крупномасштабную аккумуляторную систему накопления энергии с общей емкостью 1,3 ГВт·ч – на момент ввода в эксплуатацию это была крупнейшая автономная установка BESS в мире.

Обзор проекта

Huawei сыграла непосредственную и решающую роль в предоставлении технологий умного хранения энергии и тесно сотрудничала с системным интегратором SEPCOIII для разработки и реализации масштабной энергетической системы. BESS обеспечивает бесперебойное энергоснабжение без выбросов в течение суток, поддерживая работу таких объектов, как опреснительные установки, отели, аэропорты и транспортные службы. 

Ключевые особенности проекта:

• Размещение контейнеров с батареями серии LUNA2000 на нескольких распределенных узлах.

• Интеграция с умной системой преобразования энергии (PCS) от Huawei для бесперебойного управления и эффективного преобразования энергии.

• Полная совместимость с гибридной возобновляемой инфраструктурой Красного моря, включая солнечные панели, умные сети и системы управления микросетями.

Huawei особенно гордится своим вкладом в этот знаковый проект, который является важным этапом для масштабного автономного хранения энергии и демонстрирует ведущую роль компании в обеспечении экологически чистого и надежного энергоснабжения для сложных инфраструктурных проектов.

Одной из наиболее актуальных проблем энергетического сектора Казахстана сегодня является дефицит гибкой, или «регулирующей», мощности – ситуация, которая становится все более критичной с увеличением доли возобновляемых источников энергии. По словам национального оператора электросети Казахстана, KEGOC, ситуация в Единой энергетической системе Казахстана становится все более сложной из-за ожидаемой интеграции 16 ГВт мощности возобновляемых источников энергии в ближайшие годы. В это число входит 3,3 ГВт по действующим контрактам, 6,7 ГВт, запланированные в рамках аукционных тендеров на 2023-2027 годы, и 6 ГВт от крупных проектов с участием иностранных инвесторов.

Утвержденный прогноз баланса электроэнергии и мощности на период 2023-2029 годы предполагает дефицит регулирующей мощности, который к 2025 году может составить 1364 МВт.  В настоящее время энергетическая система уже функционирует в условиях ежемесячного дефицита, что вынуждает вводить ограничения для потребителей и делает вопросы балансировки и стабильности сети еще более актуальными.

Многие тепловые электростанции Казахстана, особенно старые угольные, не имеют достаточной гибкости для быстрой регулировки нагрузки. По информации KEGOC, в стране наблюдается дефицит маневренной мощности, особенно в южных регионах и в пиковые часы (утро и вечер).

Переменчивый характер солнечной и ветровой энергии, которые сильно зависят от погодных условий, создает дополнительные проблемы.  Такие источники часто производят электроэнергию по непредсказуемым схемам, что вызывает резкие колебания в поставках, с которыми текущая энергетическая инфраструктура Казахстана справляется неэффективно.

Учитывая это, KEGOC и Министерство энергетики активно анализируют применение систем BESS в качестве основного решения.  Аккумуляторные системы накопления энергии могут хранить избыток возобновляемой энергии в периоды высокой генерации – например, в солнечные послеобеденные часы или ветреные ночи – и отдавать ее в периоды пиковой нагрузки, помогая сглаживать дисбалансы и укреплять энергосеть.

Вспомогательные меры и интеграция умных сетей

Помимо систем накопления энергии в батареях (BESS), Казахстан также рассматривает развитие газовых электростанций и гидроэнергетики, которые предоставляют высокую гибкость и могут сыграть ценную роль в балансировке переменной генерации возобновляемых источников энергии.

KEGOC внедряет цифровые системы управления SCADA/EMS и планирует реализовать прогностические алгоритмы для более точного прогнозирования выработки возобновляемой энергии и управления потоками энергии в реальном времени. Такие улучшения являются частью более широкого перехода к инфраструктуре умных сетей, которая будет необходима по мере роста доли возобновляемых источников энергии.

Чем грозит бездействие

Без достаточной регулирующей мощности Казахстан рискует столкнуться с рядом проблем на уровне системы. В их числе:

• Отключения электроэнергии или перебои в снабжении потребителей, в том числе промышленности, из-за нестабильности баланса между спросом и предложением.
• Увеличенная зависимость от импорта электроэнергии из России, Кыргызстана и Узбекистана в периоды пиковых нагрузок.
• Препятствия для дальнейшего развития возобновляемых источников энергии, поскольку система может не справиться с дополнительной переменной мощностью без угрозы стабильности.

Национальная стратегия: гибкость как основополагающий элемент энергетического перехода

В процессе подготовки Казахстана к значительному переходу на возобновляемые источники энергии гибкость становится критически важным требованием, и аккумуляторные системы накопления энергии (BESS) все чаще рассматриваются как ключевое средство для стабилизации энергосети и поддержки дальнейшего внедрения.

KEGOC, национальный оператор электросети Казахстана, берет на себя ведущую роль в установлении четких технических и операционных правил для новых проектов в области возобновляемой энергетики. Эти правила предназначены для того, чтобы убедиться, что проекты в области экологически чистой энергетики также способствуют надежности и безопасности всей электрической системы.

Как KEGOC, так и правительство признают, что без новых гибких ресурсов и систем накопления энергии рост возобновляемых источников может стать ограничивающим фактором для надежности системы. В своих недавних отчетах за 2023-2024 годы KEGOC подчеркнул, что приоритет должен быть отдан системам накопления энергии и гибкому производству для обеспечения устойчивой интеграции возобновляемых источников.

В то же время Министерство энергетики РК внедряет нормативные реформы, которые требуют использования систем накопления энергии для крупных проектов возобновляемой энергетики (10 МВт и выше), что обеспечивает согласование государственной политики с техническими требованиями энергосистемы.

Концепция развития электроэнергетической отрасли Казахстана до 2035 года определяет ясные направления развития, сосредоточенные на модернизации инфраструктуры энергосетей, переходе к умным системам и внедрении пилотных проектов BESS. Эти шаги станут основой для создания более гибкой, безопасной и чистой энергетической системы будущего.